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天然纤维也可替代玻璃纤维?纱线技术帮它做到
发布时间:2018-02-09   浏览次数:192

人造纤维在工业中的应用很广,但随着人们对绿色环保的日益关注,可降解的天然纤维又重新回归了人们的视野。天然纤维有很多不可以替代的好处,它们取之于自然,可生物降解可再生,能源利用率高。相比较于碳纤维或玻璃纤维,它们重量更轻,声学性能也更好。但天然纤维极易吸水,也因此影响了它们的机械性能。

最近弗劳恩霍夫协会研究人员与德国亚琛工业大学的纺织技术研究所(ITA)合作,研究如何将纱线技术和特种纤维处理相结合,让天然纤维可以充分发挥优势并获得广泛的应用。

天然纤维的聚合过程(图片来源:弗劳恩霍夫协会)

将天然生物资源转变成其他东西是近年来比较流行的话题。在这个领域研究的科学家关注到生物资源(如微生物和植物)的可持续利用性,希望将这些天然资源利用起来减少人类对煤炭、石油和天然气等化石燃料的依赖,并帮助我们应对如全球人口增长和气候变化等重大挑战。

于是天然纤维增强塑料(NFRP)也应运而生,它作为碳纤维和玻璃纤维增强塑料的替代品,在可持续利用上有着不可替代的优势。

但天然纤维极易吸水的性质使它们的机械性能变差。为了解决这个问题,弗劳恩霍夫协会和德国亚琛工业大学的纺织技术研究所(ITA)共同开展了Bastfix项目,试图将特种纤维处理和纱线技术巧妙结合,使纤维具有防水性。

他们开始尝试在纤维表面涂上防水层,但水依然可以切入边缘或其他损伤处进入天然纤维并将其破坏。经过很多探索,他们最终利用在天然纤维内部生成聚合物的方法成功使纤维防潮。

在他们的实验中,研究人员先用粗纱形式的亚麻纤维纺成纱线之前的状态,再进一步加工制成纺织品表面。加捻或织物纱线通常无法保证完全浸渍,但经过这种处理后纤维根根分离可被单体完全浸渍,这也是ITA纱线技术的关键所在。在随后的包缠纺纱过程中,他们将天然纤维平行组装在一起,并在细丝的辅助下包裹亚麻纤维的平行芯,这种方法可以保证纤维不扭曲从而提高强度。

随后他们将天然纤维浸渍塑料浆液,直到纤维空腔都被填满,然后在纤维内部直接发生聚合。这种处理其实主要针对热塑性纤维复合材料,因为在它们的生产中,熔融的聚合物非常粘稠,仅在表面润湿纤维不会渗透到内部,所以得到很好的防水性的同时也不伤害纤维。除此之外,用热塑性塑料也能提高成品塑性,因为生产后它们可发生变形。

经过这两种工艺处理,天然纤维的优异性能得到充分发挥,天然纤维增强塑料的应用领域也被大大拓展,现在它们不只用于汽车领域,也用于户外和高应力部件。

为了表彰他们的努力,纺织协会给他们颁发了“2017 DNFI天然纤维创新奖”。这个组织自2009联合国国际天然纤维国际年之后,一直致力于推进天然纤维的创新发展。

来源:材料科技在线
 关键词:其他纤维
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